特許 7697064 緩衝ストッパ

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2025-06-13

(45)【発行日】2025-06-23

(54)【発明の名称】緩衝ストッパ

(51)【国際特許分類】

   F16F 7/00 20060101AFI20250616BHJP

   F16F 1/36 20060101ALI20250616BHJP

   F16F 15/08 20060101ALI20250616BHJP

【ＦＩ】

F16F7/00 B

F16F7/00 L

F16F1/36 K

F16F15/08 E

【請求項の数】 2

(21)【出願番号】P 2023580144

(86)(22)【出願日】2023-01-20

(86)【国際出願番号】 JP2023001716

(87)【国際公開番号】W WO2023153175

(87)【国際公開日】2023-08-17

【審査請求日】2024-07-30

(31)【優先権主張番号】P 2022019407

(32)【優先日】2022-02-10

(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP

(73)【特許権者】

【識別番号】000004385

【氏名又は名称】ＮＯＫ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110001254

【氏名又は名称】弁理士法人光陽国際特許事務所

(74)【代理人】

【識別番号】100088616

【弁理士】

【氏名又は名称】渡邉 一平

(74)【代理人】

【識別番号】100154829

【弁理士】

【氏名又は名称】小池 成

(74)【代理人】

【識別番号】100132403

【弁理士】

【氏名又は名称】永岡 儀雄

(74)【代理人】

【識別番号】100217102

【弁理士】

【氏名又は名称】冨永 憲一郎

(74)【代理人】

【識別番号】100189289

【弁理士】

【氏名又は名称】北尾 拓洋

(72)【発明者】

【氏名】露木 俊介

【審査官】鵜飼 博人

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１７－１６５２１２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００９－２２８７１７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１７－０７７８７４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００９－２２２１６４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１５－１２９５２４（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｆ１６Ｆ ７／００

Ｂ６０Ｇ １／００－ ９９／００

Ｆ１６Ｆ ９／５８

Ｆ１６Ｆ １／００－ ６／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

装着空間に装着可能な大きさに構成されたリング状の弾性体と、前記弾性体の外周部の一部を覆うように配置され、前記弾性体の膨張を抑制する弾性体拘束部材と、を備え、
前記弾性体は、軸方向に相対変位する二部材の間に設けられ、前記二部材間の間隔が縮小したときに前記二部材によって軸方向に圧縮されて径方向外方へ向けて膨張する第一弾性体と、前記第一弾性体の前記軸方向の一方の端部側にて当該第一弾性体の外周面から外方に向かって突出するように構成された第二弾性体と、を有し、
前記弾性体拘束部材は、前記弾性体の前記一方の端部側の端面及び前記第二弾性体の外周面のみを覆い、前記一方の端部側の端面からの高さが前記第二弾性体の上端と一致する断面Ｌ字形状に構成され、
前記第二弾性体は、前記軸方向の前記一方の端部側とは反対側の端面に、当該端面から内側に向かって窪んだ凹部を有する、緩衝ストッパ。

【請求項2】

前記弾性体拘束部材が、金属材料又は硬質樹脂材料からなる、請求項１に記載の緩衝ストッパ。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、緩衝ストッパに関する。更に詳しくは、初期特性から２次特性への切り替りが可能な２段階特性を有する緩衝ストッパに関する。

【背景技術】

【0002】

自動車用のステアリングシステム等で、ウォームギア部のラトル音等の防振要求に加え、衝撃吸収を目的にゴムストッパが用いられることがある（例えば、特許文献１参照）。対象のゴムストッパについては、騒音・振動を低減しつつ衝撃を吸収するための要求特性として、荷重付加初期時は低剛性となり、ストロークが一定以上で高剛性となる２段階特性が望ましい。例えば、２段階特性を得るために、ゴムの拘束状態を調整してゴムの体積圧縮を利用する技術が既存技術としてある。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開２００９－３０７２１号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

従来のゴムストッパは、その使用時において、ゴムストッパを構成する弾性体と相手側（例えば、ハウジング）の外壁とを接触させる必要がある。そのため、従来のゴムストッパは、相手側の構造にハウジングが無く、内径シャフトに取り付ける構造の場合、狙いの２段階特性を満足させることが困難であるという問題があった。

【0005】

本発明は、このような従来技術に鑑みてなされたものである。本発明は、初期特性から２次特性への切り替りが可能な２段階特性を有する緩衝ストッパを提供する。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本発明によれば、以下に示す、緩衝ストッパが提供される。

【0007】

［１］ 装着空間に装着可能な大きさに構成されたリング状の弾性体と、前記弾性体の外周部の一部を覆うように配置され、前記弾性体の膨張を抑制する弾性体拘束部材と、を備え、
前記弾性体は、軸方向に相対変位する二部材の間に設けられ、前記二部材間の間隔が縮小したときに前記二部材によって軸方向に圧縮されて径方向外方へ向けて膨張する第一弾性体と、前記第一弾性体の前記軸方向の一方の端部側にて当該第一弾性体の外周面から外方に向かって突出するように構成された第二弾性体と、を有し、
前記弾性体拘束部材は、前記弾性体の前記一方の端部側の端面及び前記第二弾性体の外周面のみを覆い、前記一方の端部側の端面からの高さが前記第二弾性体の上端と一致する断面Ｌ字形状に構成され、
前記第二弾性体は、前記軸方向の前記一方の端部側とは反対側の端面に、当該端面から内側に向かって窪んだ凹部を有する、緩衝ストッパ。

【0008】

［２］ 前記弾性体拘束部材が、金属材料又は硬質樹脂材料からなる、前記［１］に記載の緩衝ストッパ。

【発明の効果】

【0009】

緩衝ストッパは、弾性体と、この弾性体の外周部の一部を覆うように配置され、弾性体の膨張を抑制する弾性体拘束部材と、を備えている。弾性体は、軸方向に相対変位する二部材の間に配設される第一弾性体と、この第一弾性体の外周面から外方に向かって突出するように構成された第二弾性体と、を有している。第二弾性体は、弾性体拘束部材によって覆われる軸方向の一方の端部側とは反対側の端面に、当該端面から内側に向かって窪んだ凹部を有している。

【0010】

上述したように構成された緩衝ストッパは、初期特性から２次特性への切り替りが可能な２段階特性を有するという効果を奏する。具体的には、弾性体が荷重の入力により圧縮する際に、第一弾性体が圧縮によって径方向に拡張する。第一弾性体の初期段階における圧縮において、弾性体は比較的に低剛性となる。このような初期段階を経た後、第一弾性体が更に圧縮されて径方向に拡張すると、その拡張に伴って、第二弾性体の凹部が弾性体によって充満され、弾性体が弾性体拘束部材によって拘束される。このような次段階においては、弾性体が高剛性となり、初期段階よりも高い反力を発生させることができる。このように、本発明の緩衝ストッパは、初期特性は低剛性となり、且つ、一定ストロークで高剛性となる最適な２段階特性を得ることができ、衝撃吸収に理想的な特性となる。

【0011】

また、本発明の緩衝ストッパは、相手側構造によらず、任意の２段階特性が設定可能となる。更に、相手側構造に対してハウジング等の設定が不要となるため、緩衝ストッパを設ける部位の省スペース化も可能となる。

【図面の簡単な説明】

【0012】

【図1】緩衝ストッパの第一実施形態を模式的に示す斜視図である。

【図2】図１に示す緩衝ストッパの断面部位を拡大した拡大断面図である。

【図3】図２に示す緩衝ストッパの荷重付加時の変形状態を示す拡大断面図である。

【図4】緩衝ストッパの装着状態の一例を模式的に示す断面図である。

【図5】第一実施形態に係る緩衝ストッパにおける反力［Ｎ］と変位［ｍｍ］の関係を示すグラフである。

【発明を実施するための形態】

【0013】

以下、本発明の実施形態を、図面を参照しながら説明する。なお、本発明は以下の実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、当業者の通常の知識に基づいて、適宜設計の変更、改良等が加えられることが理解されるべきである。

【0014】

（１）緩衝ストッパ：
本発明の緩衝ストッパの第一実施形態は、図１～図３に示すような緩衝ストッパ１０である。本実施形態の緩衝ストッパ１０は、装着空間に装着可能な大きさに構成されたリング状の弾性体１１と、弾性体１１の外周部の一部を覆うように配置され、弾性体１１の膨張を抑制する弾性体拘束部材２１と、を備えている。ここで、図１は、緩衝ストッパの第一実施形態を模式的に示す斜視図である。図２は、図１に示す緩衝ストッパの断面部位を拡大した拡大断面図であり、図３は、図２に示す緩衝ストッパの荷重付加時の変形状態を示す拡大断面図である。

【0015】

本実施形態の緩衝ストッパ１０は、自動車等車両などにおいて衝撃吸収が必要な箇所や、建設分野などにおいて衝撃吸収が必要な箇所に対して利用することができる。例えば、本実施形態の緩衝ストッパ１０は、自動車等車両のステアリング装置におけるステアリングラック及びラックハウジング間に装着され、ステアリング装置の作動時、緩衝作用を発揮しながらステアリングラックの変位を停止させる機能を発揮する。ここで、図４は、緩衝ストッパの適用箇所例を説明するための説明図であり、緩衝ストッパの装着状態の一例を模式的に示す断面図である。図４において、符号３０が緩衝ストッパを示す。図４に示すように、緩衝ストッパ３０は、減速機構などを構成するウォーム３６に装着される。ウォーム３６は、一対の転がり軸受としてのベアリング３２を介してハウジング３４の嵌合孔に支持されている。このように緩衝ストッパ３０を装着することにより、ステアリング装置の作動時、緩衝作用を発揮しながらステアリングラックの変位を停止させることができる。

【0016】

弾性体１１は、第一弾性体１２と、第一弾性体１２の軸方向の一方の端部側にて当該第一弾性体１２の外周面から外方に向かって突出するように構成された第二弾性体１３と、を有する。第一弾性体１２は、軸方向に相対変位する二部材の間に設けられ、二部材間の間隔が縮小したときに二部材によって軸方向に圧縮されて径方向外方へ向けて膨張するものである。一方で、第二弾性体１３は、軸方向の一方の端部側とは反対側の端面に、当該端面から内側に向かって窪んだ凹部１４を有する。

【0017】

弾性体拘束部材２１は、弾性体１１の一方の端部側の端面及び第二弾性体１３の外周面を覆う断面Ｌ字形状に構成されている。

【0018】

以上のように構成された緩衝ストッパ１０は、初期特性から２次特性への切り替りが可能な２段階特性を有する。具体的には、例えば、図２に示すように、弾性体１１が荷重の入力により圧縮する際に、第一弾性体１２が圧縮によって径方向に拡張する。このような第一弾性体１２の初期段階における圧縮において、弾性体１１は比較的に低剛性となる。そして、このような初期段階を経た後、第一弾性体１２が更に圧縮されて径方向に拡張すると、その拡張に伴って、第二弾性体１３の凹部１４が変形した弾性体１１によって充満され、弾性体１１（特に、第二弾性体１３の外周面）が弾性体拘束部材２１によって拘束される。このような次段階においては、弾性体１１が高剛性となり、初期段階よりも高い反力を発生させることができる。このように、本実施形態の緩衝ストッパ１０は、初期特性は低剛性となり、且つ、一定ストロークで高剛性となる最適な２段階特性を得ることができ、衝撃吸収に理想的な特性となる。

【0019】

また、本実施形態の緩衝ストッパ１０は、相手側構造によらず、任意の２段階特性が設定可能となる。更に、相手側構造に対してハウジング等の設定が不要となるため、緩衝ストッパを設ける部位の省スペース化も可能となる。

【0020】

第二弾性体１３に形成される凹部１４は、上述したように、第一弾性体１２の拡張に伴って、その内部空間の少なくとも一部が弾性体１１により充満され、弾性体１１に大きな反力を生じさせるためのものである。凹部１４の容量や大きさについては特に制限はなく、例えば、弾性体１１に入力される荷重の大きさや、弾性体１１の初期特性から２次特性への変化量などを考慮して適宜調節することができる。なお、図３においては、第二弾性体１３の凹部１４の内部空間全域が変形した弾性体１１によって充満された場合の例を示しているが、弾性体１１を構成する材質や凹部１４の容量などに応じて、上述した初期段階を経た次段階において、第二弾性体１３の凹部１４の内部空間の一部が変形した弾性体１１によって充満されるように構成されたものであってもよい。但し、これまでに説明したような２段階特性を有効に発現させるため、第一弾性体１２の拡張に伴って、第二弾性体１３の凹部１４の内部空間が完全に充満するように構成されていることがより好ましい。このため、弾性体１１を構成する第一弾性体１２及び第二弾性体１３の各ゴム材での変形量から、凹部１４の適切な容積を決定することができる。

【0021】

弾性体１１は、ゴム材料よりなるゴム弾性体であることが好ましい。ゴム材料の種類については特に制限はなく、緩衝ストッパ１０の用途や使用環境などに応じて適宜決定することができる。例えば、緩衝ストッパ１０を使用する際の温度や、使用環境が油飛散環境であるか否か等を考慮して、弾性体１１として使用するゴム材料の選定を行うことができる。特に限定されることはないが、緩衝ストッパ１０の使用環境では耐油性が求められることが多いため、弾性体１１として使用するゴム材料として、アクリルゴム（ＡＣＭ）材や水素化ニトリルゴム（ＨＮＢＲ）材等の一般的に耐油性に優れたゴム材料を好適例として挙げることができる。

【0022】

弾性体拘束部材２１は、弾性体１１の膨張を抑制するためのものであり、弾性体１１よりも剛性の高い材質によって形成される。弾性体拘束部材２１は、金属材料又は硬質樹脂材料からなることが好ましい。金属材料又は硬質樹脂材料からなる弾性体拘束部材２１とすることで、衝撃荷重の入力（ゴム圧縮変形）に対しての高い耐久性を得ることができる。

【0023】

以下、本実施形態の緩衝ストッパ１０の作用効果について、図５に示すグラフを参照しつつ更に詳細に説明する。ここで、図５は、本実施形態の緩衝ストッパ１０における反力［Ｎ］と変位［ｍｍ］の関係を示すグラフである。図５に示すグラフにおいて、縦軸が、弾性体に入力される荷重［Ｎ］を示し、横軸が、弾性体の変位［ｍｍ］を示す。また、図５の一点鎖線で示される「Ｌ字部材無し」とは、図１～図３に示すような緩衝ストッパ１０において弾性体拘束部材２１を設けずに作製した緩衝ストッパの荷重［Ｎ］と変位［ｍｍ］の関係を示している。図５の点線で示される「Ｌ字部材有り（解析）」とは、図１～図３に示すような緩衝ストッパ１０の荷重［Ｎ］と変位［ｍｍ］の関係を解析した結果を示している。図５の実線で示される「Ｌ字部材有り（実測）」とは、図１～図３に示すような緩衝ストッパ１０の荷重［Ｎ］と変位［ｍｍ］の関係の測定結果を示している。図５に示す解析及び実測を示すグラフは、図２に示すような形状の緩衝ストッパ１０に対して、荷重方向に弾性体１１を変位させ、その反力を解析又は測定した結果に基づいたものである。

【0024】

図５に示される３つのグラフは、いずれも弾性体に入力される荷重［Ｎ］の増加に伴って、弾性体の変位［ｍｍ］が増大する傾向を示している。但し、「Ｌ字部材有り（解析）」及び「Ｌ字部材有り（実測）」のグラフについては、荷重が１００Ｎ付近までは、各グラフの傾きが比較的に緩やかであり、緩衝ストッパにおける弾性体が低剛性の特性を示している。そして、荷重が１００Ｎを超えたあたりから徐々にグラフの傾きが急になり、荷重が２００～３００Ｎ付近にて急激にグラフが立ち上がっている。荷重が１００Ｎ付近の傾きが徐々に急になる範囲は、主に、第二弾性体の凹部が変形した弾性体によって充満されるまでの変容期に該当する範囲となる。そして、更に急激にグラフが立ち上がる範囲は、主に、第二弾性体の凹部に対する充満が完了し、第二弾性体の径方向の拡張が進行し、第二弾性体の外周面が弾性体拘束部材（Ｌ字部材）によって拘束される範囲となる。このような範囲においては、弾性体が高剛性となり、初期段階よりも高い反力を発生することとなる。

【産業上の利用可能性】

【0025】

本発明の緩衝ストッパは、自動車等車両などにおいて衝撃吸収が必要な箇所や、建設分野などにおいて衝撃吸収が必要な箇所に対して利用することができる。

【符号の説明】

【0026】

１０：緩衝ストッパ
１１：弾性体
１２：第一弾性体
１３：第二弾性体
１４：凹部
２１：弾性体拘束部材
３０：緩衝ストッパ
３２：ベアリング
３４：ハウジング
３６：ウォーム

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】